特許 5725278 光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5725278

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】光源装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/64 20100101AFI20150507BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 450

   H01L23/46 Z

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2010-236695(P2010-236695)

(22)【出願日】2010年10月21日

(65)【公開番号】特開2012-89755(P2012-89755A)

(43)【公開日】2012年5月10日

【審査請求日】2013年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】特許業務法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】貴家 学

【審査官】 森口 忠紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３１０５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００３７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６４９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０７５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８３５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９９５８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４６

Ｆ２１Ｖ ２３／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の固体発光素子が、それぞれ実装基板に搭載された少なくとも１つの光源モジュールと、
前記光源モジュールを取着するとともに、該光源モジュールを冷却させるための冷却部材と、
前記固体発光素子の非装着面側の前記実装基板と対向する前記冷却部材に配置させ、内部に該冷却部材を冷却させるための冷却水が流れる少なくとも２本の筒状冷却流水路と、
前記冷却部材の一端に取着させ、一方の前記冷却流水路から他方の前記冷却流水路に折り返して前記冷却水を流す連結管を穿った第１連結部材と、
前記冷却部材の他端に取着させ、他方の前記冷却流水路から一方の前記冷却流水路に折り返して前記冷却水を流す連結管を穿つとともに、前記冷却水の入水および出水パイプを取着した第２連結部材と、
前記第１および前記第２連結部材と前記冷却部材との間にそれぞれ配置したガスケットと、を具備したことを特徴とする光源装置。

【請求項2】

冷却水が流れる前記筒状の流水路は内径断面が扁平形状とし、前記実装基板と前記内径断面の内径の長辺側で対向することを特徴とする請求項１記載の光源装置。

【請求項3】

前記筒状冷却流水路と接合させ、一方の前記冷却流水路から他方の冷却流水路に折り返して前記冷却水を流すための前記連結管は、前記筒状冷却流水路の楕円形状より断面を漸次円形状とし、該円形状から漸次前記筒状冷却流水路の楕円形状とした連結管とを具備したことを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、発光ダイオード等の固体発光素子による光源を複数個使用し、製造プラントや水処理等にも適用可能な高光出力の得られる光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の半導体素子が装着された絶縁基板のような平面を冷却する場合は、非円断面による冷却流水路を構成し、冷却流水路を絶縁基板に接触させて水路から絶縁基板に発生した熱を逃がすことで絶縁基板の冷却が行われている。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２９６７４８公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した特許文献１の技術は、被冷却体と接触する部分の断面と冷却水の入口および出口の断面が異なる形状の冷却流水路が下側を構成する凹溝と凹溝の開口部を覆う蓋の組み合わせで構成されている。このような冷却流水路は、合わせ面が長くなり冷却水を流すには、長い合わせ面に十分な気密加工を施す必要がある。この場合、例えば非常に長尺な平面状の被冷却体を冷却したい場合、気密封止すべき箇所が長大になることから、漏水の信頼性低下が要因となり製造しにくい、という問題があった。

【0005】

この発明の目的は、冷却流水路とこの冷却流水路の折り返しの連結管の断面形状が異なる場合のメンテナンス性と信頼性の向上を図った光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記した課題を解決するために、複数個の固体発光素子が、それぞれ実装基板に搭載された少なくとも１つの光源モジュールと、前記光源モジュールを取着するとともに、該光源モジュールを冷却させるための冷却部材と、前記固体発光素子の非装着面側の前記実装基板と対向する前記冷却部材に配置させ、内部に該冷却部材を冷却させるための冷却水が流れる少なくとも２本の筒状冷却流水路と、前記冷却部材の一端に取着させ、一方の前記冷却流水路から他方の前記冷却流水路に折り返して前記冷却水を流す連結管を穿った第１連結部材と、前記冷却部材の他端に取着させ、他方の前記冷却流水路から一方の前記冷却流水路に折り返して前記冷却水を流す連結管を穿つとともに、前記冷却水の入水および出水パイプを取着した第２連結部材と、前記第１および前記第２連結部材と前記冷却部材との間にそれぞれ配置したガスケットと、を具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、楕円形状の冷却流水路とこの冷却流水路に接続される連結部材との接合により円形形状の折り返しの連絡管を形成したことで、断面形状が異なる場合におけるメンテナンス性と信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の光源装置に関する第１の実施形態について説明するための概略的なシステム構成図である。

【図2】光源モジュールについて説明するための正面図である。

【図3】図１のＩａ−Ｉｂ線断面図である。

【図4】発光ダイオードの指向特性について説明するための説明図である。

【図5】光源装置の冷却系について説明するための概略構成図である。

【図6】図１要部の斜視図である。

【図7】図１要部の斜視図である。

【図8】光源装置の発光システム例の概略について説明するための構成図である。

【図9】この発明の光源装置に関する第２の実施形態について説明するための概略的なシステム構成図である。

【図10】図９のIIａ−IIｂ断面図である。

【図11】図９要部の斜視図である。

【図12】図９要部の斜視図である。

【図13】光源装置の図９の冷却系を平面的に模式化して示した概略構成図である。

【図14】この発明の光源装置の第２の実施形態の変形例について説明するための図１１に相当する斜視図である。

【図15】この発明の光源装置の第２の実施形態の変形例について説明するための図１２に相当する斜視図である。

【図16】この発明の光源装置の使用例について説明するための概念的なシステム図である。

【図17】この発明の光源装置の他の使用例について説明するための概念的なシステム図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0010】

図１〜図８は、この発明の光源装置に関する第１の実施形態について説明するためのもので、図１は概念的なシステム構成図、図２は光源モジュールの一例について説明するための正面図、図３は図２のＩａ−Ｉｂ断面図、図４は発光ダイオードの指向特性について説明するための説明図、図５は光源装置の冷却系について説明するための概略構成図、図６、図７はそれぞれ図１要部の斜視図、図８は光源装置の発光システム例の概略について説明するための構成図である。

【0011】

図１に示す１００は、高い光出力の得られる光源装置である。この光源装置１００は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１１を、耐熱性で伝導性のアルミ系、銅系等の金属や、窒化アルミニウム等のセラミックスを基材とした略矩形状の実装基板１２に実装してモジュール化された光源モジュール１３の状態で配置される。

【0012】

図２に示す光源モジュール１３は、ＬＥＤの数が図では省略して示しているが、一個の光源モジュールあたり、例えば１００個のＬＥＤをマトリクス状に細密配列した状態を基本構成としている。また、ＬＥＤ１１は、例えば、図３に示すように、約３［ｍｍ］×３［ｍｍ］の矩形状をなす平面実装型のＬＥＤで構成され、出射面に固設された半球状のレンズ１１１の作用により、図４に示すような半値角約４５度（光干渉角約１３５度）の指向特性で光を放射する。各ＬＥＤ１１は、実装基板１２に対し、マトリクス状に細密配置される。より具体的には、隣接するＬＥＤ１１からの出射光が遮られないようにするための最低限の間隔である例えば、０．２［ｍｍ］を保持した等ピッチで実装される。

【0013】

図１に示す１４は、熱伝導性が高く、耐熱性の高い例えばアルミニウム合金などからなる冷却部材である。冷却部材１４内には、実装面部１５に対向する位置に、楕円形状の冷却流水路１６１〜１６３，１６６が例えば押出し成型により一体的に形成される。冷却流水路１６１〜１６３，１６６は、楕円形状としたことにより、実装基板１２に対する対向面積を増やし、冷却効果を向上させるようにしている。冷却流水路１６１〜１６３，１６６は、流れを滑らかにするため同じ断面積で構成される。冷却流水路１６１〜１６３，１６６内は、耐久性を持たせるために、例えばアルマイト（登録商標）加工を行い、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上が図られている。

【0014】

冷却流水路１６１，１６３は、上から下へ冷却水を流し、冷却流水路１６２，１６６は、下から上へ冷却水を流す。

【0015】

光源モジュール１３は、ＬＥＤ１１が実装された実装基板１２の反対面側を、冷却部材１４の実装面部１５に対し、例えば、耐熱性を有し、且つ熱伝導性の良好な接着剤などを介して固着される。これにより光源モジュール１３は、冷却部材１４に対して熱的に接続され、相互間での熱交換が可能となる。

【0016】

ここでは、実装面部１５に対して１枚の光源モジュール１３が固着されているが、光源モジュール１３は、実装面部の長手方向に複数配置しても構わない。

【0017】

図１を冷却流水路側から実装基板側を見た状態の図５にも示すように、冷却部１４の上端面の冷却流水炉１６１に、外部から冷却水を取り入れるための円形状の入水パイプ６１が取り付けられる。円形状の入水パイプ６１は、円形状から冷却流水路１６１の楕円形状に漸次合わせた楕円形状の接続口６２に変換する機能を備えている。入水パイプ６１から給水される冷却水は、冷却流水路１６１を介して下方側に流される。

【0018】

冷却流水路１６１〜１６３，１６６に流す冷却水としては、例えば、水またはオイル等からなる冷却液を循環する図示しない冷却装置が入水パイプ６１の経路に接続されている。この冷却装置は、熱交換器とポンプとを有し、熱交換器で例えば１０度程度まで冷却した冷却水を、ポンプによって入水パイプ６１から冷却流水路１６１〜１６３，１６６に圧送する。これにより、冷却部材１４は、常に所定の低温に保たれ、ＬＥＤ１１に対する冷却機能を果たしている。

【0019】

図５に示すように、冷却流水路１６２を下方から送られてきた冷却水は、冷却流水路１６３に折り返して下方に流す。冷却流水路１６６を下方から流れてきた冷却水は、冷却流水路１６６の楕円形状に合わせた楕円形状の接続口６３を有する円形状の出水パイプ６４に出水する。出水パイプ６４は、楕円形状の接続口６３から漸次円形状に変形させてある。

【0020】

なお、入水パイプ６１、出水パイプ６４の冷却水が流れる断面積と冷却流水路１６１〜１６３，１６６の冷却水が流れる断面積は同じとする。

【0021】

冷却流水路１６２から冷却流水路１６３への折り返しは、冷却流水路１６２，１６３のそれぞれの一端に両端が取着された図６に示すＵ字形状の耐熱性の高い例えばアルミニウム合金製の連結管６９が用いられる。連結管６９は、アルマイト表面処理を施したアルミ材または、樹脂、セラミックなど非導電物質で耐熱性に優れた物を用い、円形状のパイプの両端が冷却流水路１６２，１６３の楕円に合わせた形状となっている。連結管６９はガスケット１８１（図５参照）を介して図示しない接合部分の外周に形成された鍔にボルトとナットで水漏れをしないように接合される。

【0022】

冷却流水路１６１を上方から送られてきた冷却水は、冷却流水路１６２に折り返して上方に流す。冷却流水路１６３を上方から流れてきた冷却水は、冷却流水路１６６に折り返して上方に流す。冷却流水路１６１から冷却流水路１６２への折り返しおよび冷却流水路１６３から冷却流水路１６６への折り返しは、連結管６９と同じような形状の図７に示すＵ字形状の耐熱性の高い例えばアルミニウム合金製の連結管７７，７９を用いてそれぞれ行われる。つまり、円形状の連結管７７，７９は、両端が楕円形状の冷却流水路に合わせた形状となっている。連結管７７，７９はガスケット１８２（図５参照）を介して接合部分の外周に形成された図示しない鍔にボルトとナットで水漏れをしないように接合される。

【0023】

連結管６９，７７，７９のそれぞれの中間部分の断面は円形状をしており、両端は楕円形状をし、しかも楕円形状の部分と円形状の部分の断面積は同じにしてある。連結管６９，７７，７９の少なくとも冷却水が流れる内面は、アルマイト加工を行うことで、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上を図ることができる。

【0024】

なお、上記説明では連結管６９はガスケット１８１を介して、連結管７７，７９はガスケット１８２を介して冷却流水路とボルト、ナットで接合されるとしたが、ガスケット１８１，１８２はそれぞれ個々の接合部分に別ピースのもの用いても構わない。

【0025】

ガスケットとしては３層の金属を重ね合わせて製造し、接触表面はバイトンなどの特殊ゴムでコーティングされている積層金属(MLS/Multiple Layers Steel)ガスケット、無垢の銅製シートをシリンダーヘッドの形状に切り出して製造した銅性ガスケット、鉄製のベースガスケットの両側に板状に整形された工業用エラストマーを貼り付け穴周りはシリコンゴム製のOリング、シリンダーボアには金属製のリングを嵌め込むことでシール性能を強化したエラストマーガスケットなど循環冷却水の圧力に応じて選択したガスケットをする。

【0026】

このように、楕円形状の冷却流水路１６２を流れる冷却水は、折り返される連結管６９では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６３を流れることになる。同様に、楕円形状の冷却流水路１６１を流れる冷却水は、折り返される連結管７７では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６２を流れ、円形状の冷却流水路１６３を流れる冷却水は、折り返される連結管７９では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６６を流れることになる。

【0027】

さらに、２５は、マイクロコンピュータ等で構成される制御ユニットである。制御ユニット２５は、ＬＥＤ１１が実装された実装基板１２に取着された温度センサ２６の情報に基づき、光源モジュール１３の異常を検知し、警報装置２７で警報したり、光源装置１００を停止したりする制御を行う。操作パネル２８は、スイッチ等の操作を行うことで、電源回路２９を駆動させたり、光源装置１００の各光源モジュール１３の点灯を開始させたりの操作をする。さらに、操作パネル２８は光源装置１００に接続される入水パイプ６１の手前に取り付けられ、冷却水の供給をしたり停止したりする電磁バルブ３０の操作等も行う。

【0028】

ここで、高密度に細密配置されたＬＥＤ１１の温度を光源モジュール１３の単位で個別に監視するため、例えば、図８に示すように、実装基板１２には、温度センサ２６が設けられている。また、１個のＬＥＤ１１が短絡あるいは開放等した場合にも他のＬＥＤ１１を的確に点灯させるため、各ＬＥＤ１１に対する給電系の配線１２１は、実装基板１２上においてマス目状に配線され、各ＬＥＤ１１を直並列の状態で接続する。

【0029】

このように構成された光源装置では、連結管６９，７７，７９は冷却流水路１６１〜１６３，１６６に対してガスケット１８１，１８２をそれぞれ介して冷却水を折り返されるようにしている。このためメンテナンス性と組立性の向上を図ることができる。

【0030】

また、連結管６９は、ガスケット１８１を介して冷却流水路１６２，１６３に取り付けた場合に、ガスケット１８１にかかる圧力は均一にでき、連結管７７は、ガスケット１８２を介して冷却流水路１６１，１６２に取り付けた場合に、ガスケット１８１にかかる圧力は均一にでき、連結管７９は、ガスケット１８２を介して冷却流水路１６３，１６６に取り付けた場合に、ガスケット１８１にかかる圧力は均一にできることから、高い耐圧性能を得ることができる。

【0031】

この実施形態では、連結管６９，７７，７９は冷却流水路１６１〜１６３，１６６に対してガスケット１８１，１８２をそれぞれ介して冷却水を折り返されるようにしている。このためメンテナンス性と組立性の向上を図ることができる。連結管６９，７７，７９および冷却流水路１６１〜１６３，１６６、それに入水パイプ６１、出水パイプ６４の断面積をそれぞれ同じとしたことから、ガスケット１８２にかかる圧力は均一にできることから、高い耐圧性能を得ることができる。

【0032】

図９〜図１３は、この発明の光源装置に関する第２の実施形態について説明するための、図９は概念的なシステム構成図、図１０は図９のIIａ−IIｂ断面図、図１１および図１２はそれぞれ図９要部の斜視図、図１３は図９の光源装置の冷却系を平面的に模式化して示す概略構成図である。なお以降の各説明において、上記した実施形態と同様の機能部分には同一の符号を付して説明する。

【0033】

図９に示す高い光出力の得られる光源装置１００は、複数のＬＥＤ１１を、耐熱性が高く伝導性の高いアルミ系、銅系等の金属や、窒化アルミニウム等のセラミックスを基材とした略矩形状の実装基板１２に実装してモジュール化された光源モジュール１３の状態で複数配置される。

【0034】

図１０に示す１４は、熱伝導性が高く、耐熱性の高い例えばアルミニウム合金などからなる例えば６角柱形状の冷却部材である。冷却部材１４内には、実装面部１５１〜１５６に対向する位置に、楕円形状の冷却流水路１６１〜１６６が例えば押出し成型により一体的に形成される。冷却流水路１６１〜１６６は、楕円形状としたことにより、実装基板１２に対する対向面積を増やし、冷却効果を向上させるようにしている。冷却流水路１６１〜１６６は、流れを滑らかにするため同じ断面積で構成される。冷却流水路１６１〜１６６内は、耐久性を持たせるために、例えばアルマイト加工を行い、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上が図られている。

【0035】

冷却部材１４の長さ方向の中央に形成された貫通孔１７は、冷却部材１４の重量軽減のためのものである。冷却部材１４は、長手方向が上下となるように配置される。冷却流水路１６１，１６３，１６５は、上から下へ冷却水を流し、冷却流水路１６２，１６４，１６６は、下から上へ冷却水を流す。

【0036】

各光源モジュール１３は、ＬＥＤ１１が実装された実装基板１２の反対面側を、冷却部材１４の外周に形成された実装面部１５１〜１５６に対し、例えば、耐熱性を有し、且つ熱伝導性の良好な接着剤などを介して固着される。これにより光源モジュール１３は、冷却部材１４に対して熱的に接続され、相互間での熱交換が可能となる。

【0037】

ここでは、１つの実装面部に対して１枚の光源モジュール１３が固着されているが、光源モジュール１３は、実装面部の長手方向に複数配置しても構わない。

【0038】

また、冷却部材１４は、本件出願人が先に出願した特願２０１０−１０４１６７の図１〜図３に示すように、短手方向に九十九折り状に配置された複数の実装面部によって形成することにより、外形寸法の大型化等を招くことなく、限られた領域内に、複数の光源モジュールを効率よく集約配置しても構わない。

【0039】

冷却部材１４の長手方向の上端面には、冷却流水路１６１〜１６６に流れる冷却水を通過させる透孔が形成されたガスケット１８１（図１１では図示せず）を介し、例えばアルミニウム製で少なくとも水路部分は、耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施された連結部材１９１が取着される。

【0040】

図１１および光源装置１００を平面的に示した図１３に示すように、連結部材１９１には、外部から冷却水を取り入れるための円形状の入水パイプ６１が取り付けられる。円形状の入水パイプ６１は、連結部材１９１により円形状から冷却流水路１６１の楕円形状に合わせた楕円形状の接続口６２に変換される。入水パイプ６１から給水される冷却水は、冷却流水路１６１を介して下方側に流される。

【0041】

冷却流水路１６１〜１６６に流す冷却水としては、例えば、水またはオイル等からなる冷却液を循環する図示しない冷却装置が入水パイプ６１の経路に接続されている。この冷却装置は、熱交換器とポンプとを有し、熱交換器で例えば１０度程度まで冷却した冷却水を、ポンプによって入水パイプ６１から冷却流水路１６１〜１６６に圧送する。これにより、冷却部材１４は、常に所定の低温に保たれ、ＬＥＤ１１に対する冷却機能を果たしている。

【0042】

連結部材１９１は、冷却流水路１６２を下方から流れてきた冷却水を折り返して冷却流水路１６３に折り返して下方に、冷却流水路１６４を下方から流れてきた冷却水を折り返して冷却流水路１６５に折り返させ下方にそれぞれ流させる。

【0043】

さらに連結部材１９１は、楕円形状の冷却流水路１６６に楕円形状に合わせた楕円形状の接続口６３から連結部材１９１に取り付けられる円形状の出水パイプ６４に漸次変換する機能を備えている。冷却流水路１６６を下から流れてきた冷却水は、連結部材１９１を介して出水パイプ６４を通して外部に出水される。

【0044】

冷却流水路１６２，１６３の解放端は、連結部材１９１に穿たれた連結管６９を介して連結される。冷却流水路１６４，１６５の解放端は、連結部材１９１に穿たれた連結管７０を介して連結される。連結管６９，７０は、それぞれ冷却流水路に接続される部分の断面は冷却流水路の形状に合わせた楕円形状とし、そこから離れるに従い漸次断面が円形となる形状で穿たれている。

【0045】

なお、入水パイプ６１、出水パイプ６４の冷却水が流れる断面積と冷却流水路１６１〜１６６の冷却水が流れる断面積は同じとする。また、連結管６９，７０の冷却水が流れる断面積と冷却流水路１６１〜１６６の冷却水が流れる断面積は同じとする。連結管６９，７０は、例えば三次元切削加工機を用いて形成し、切削加工後にアルマイト加工が施される。

【0046】

そこで、連結部材１９１がガスケット１８１（図１１では図示せず）を介して冷却部材１４に結合させることで、冷却流水路１６２，１６３は連結管６９を介して、冷却流水路１６４，１６５は連結管７０を介してそれぞれ連結され、冷却水を送水させることができる。

【0047】

冷却部材１４の長手方向の下端面には、冷却流水路１６１〜１６６に流れる冷却水を通過させる透孔が形成されたガスケット１８２を介し、例えばアルミニウム製の少なくとも水路部分は、耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施された連結部材１９２が取着される。

【0048】

図１２および図１３に示すように、連結部材１９２は、冷却流水路１６１を上から流れてきた冷却水を冷却流水路１６２に折り返して下から上に、冷却流水路１６３を上から流れてきた冷却水を冷却流水路１６４に折り返して下から上に、冷却流水路１６５を上から流れてきた冷却水を冷却水１６６に折り返して下から上にそれぞれ流させる。

【0049】

冷却流水路１６１，１６２の解放端は、連結部材１９２に穿たれた連結管７７を介して連結される。冷却流水路１６３，１６４の解放端は、連結部材１９２に穿たれた連結管７８を介して連結される。冷却流水路１６５，１６６の解放端は、連結部材１９２に穿たれた連結管７９を介して連結される。連結管７７〜７９は、それぞれ冷却流水路に接続される部分の断面は冷却流水路の形状に合わせた楕円形状とし、そこから離れるに従い漸次断面が円形となる形状で穿たれている。

【0050】

なお、冷却水の流れる連結管７７〜７９は、冷却流水路１６１〜１６６の冷却水が流れる面積は同じとする。また、連結管７７〜７９の冷却水が流れる断面積と冷却流水路１６１〜１６６の冷却水が流れる断面積は同じとする。連結管７７〜７９は、例えば三次元切削加工機を用いて形成し、この切削加工後にアルマイト加工が施される。

【0051】

そこで、連結部材１９２がガスケット１８２（図１２では図示せず）を介して冷却部材１４に結合されることで、連結管７７を介して冷却流水路１６１，１６２が、連結管７８を介して冷却流水路１６３，１６４が、連結管７９を介して冷却流水路１６５，１６６がそれぞれ連結される。

【0052】

このように、連結部材１９１，１９２を冷却部材１４に取り付けることにより、冷却流水路１６１〜１６６は直列的に接続され、入水パイプ６１から給水される冷却水は、冷却流水路１６１〜１６６を介して出水パイプ６４から送水される。

【0053】

図９に示す２０は、透光性、耐熱性の材料で形成される例えば石英ガラス製の容器である。容器２０内に冷却部材１４は、長手方向の両端に連結部材１９１，１９２が取り付けられた状態で、連結部材１９２には耐熱性の支持部２１、さらに支持部２１を保持する保持部２２を介して、連結部材１９１には入水パイプ６１、出水パイプ６４も支持する支持部２３を介して上下が保持される。容器２０の上部に取着された２４は、光源装置１００を取り付ける保持部材である。

【0054】

さらに、２５は、マイクロコンピュータ等で構成される制御ユニットである。制御ユニット２５は、ＬＥＤが実装された実装基板１２の背面に取着された温度センサ２６の情報に基づき、光源モジュール１３の異常を検知し、警報装置２７で警報したり、光源装置１００を停止したりする制御を行う。操作パネル２８は、スイッチ等の操作を行うことで、電源回路２９を駆動させたり、光源装置１００の各光源モジュール１３の点灯を開始させたりの操作をする。さらに、操作パネル２８は光源装置１００に接続される入水パイプ６１の手前に取り付けられ、冷却水の供給をしたり停止したりする電磁バルブ３０の操作等も行う。

【0055】

ここで、高密度に細密配置されたＬＥＤ１１の温度を光源モジュール１３の単位で個別に監視するため、例えば、図９に示すように、実装基板１２には、温度センサ２６が設けられている。また、１個のＬＥＤ１１が短絡あるいは開放等した場合にも他のＬＥＤ１１を的確に点灯させるため、各ＬＥＤ１１に対する給電系の配線１２１は、実装基板１２上においてマス目状に配線され、各ＬＥＤ１１を直並列の状態で接続している。

【0056】

この実施形態では、連結部材１９１，１９２は冷却流水路１６１〜１６６に対してガスケット１８１，１８２をそれぞれ介して冷却水を折り返すようにしている。このためメンテナンス性と組立性の向上を図ることができる。連結管６９，７０は、共通の連結部材１９１で、連結管７７〜７９は共通の連結部材１９２でガスケット１８１，１８２を介して構成している。ガスケット１８１を介して連結部材１９１を冷却部材１４に取り付けた場合に、ガスケット１８１にかかる圧力は均一にでき、ガスケット１８２を介して連結部材１９２を冷却部材１４に取り付けた場合に、ガスケット１８２にかかる圧力は均一にできることから、高い耐圧性能を得ることができる。

【0057】

次に、図１４、図１５を参照し、この発明の第２の実施形態の変形例について説明する。図１４は図１１に相当する斜視図で、図１５は図１２に相当する斜視図であり、ここでは図１１、図１２と異なる部分を中心に、図１３も参照しながら説明する。

【0058】

まず、図１４において、冷却流水路１６２，１６３の解放端は、冷却部材１４に形成された連結溝６５で、冷却流水路１６４，１６５の解放端は、冷却部材１４に形成された連結溝６６でそれぞれ連結される。さらに、連結溝６５との対向する連結部材１９１には連結溝６７が、連結溝６６との対向する連結部材１９１には連結溝６８がそれぞれ形成される。連結溝６５，６６は、それぞれＵ字形状の流路であり、切削加工あるいは成型により形成される。連結溝６５〜６８は、それぞれ耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施される。

【0059】

そこで、連結部材１９１がガスケット１８１を介して冷却部材１４に結合されることで、連結溝６５と６７との間に連結管６９が、連結溝６６と６８との間に連結管７０がそれぞれ構成される（図１３を参照）。

【0060】

連結管６９は、楕円形状の冷却流水路１６２および１６３と断面積が同じで且つ円形状をしている。楕円形状の冷却流水路１６２を流れる冷却水は、折り返される連結管６９では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６２を流れることになる。同様に、連結管７０は、楕円形状の冷却流水路１６４および１６５と断面積が同じで且つ円形状をしている。楕円形状の冷却流水路１６４を流れる冷却水は、折り返される連結管７０では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６５を流れることになる。

【0061】

冷却部材１４の長手方向の下端面には、冷却流水路１６１〜１６６に流れる冷却水を通過させる透孔が形成されたガスケット１８２を介し、例えばアルミニウム製の少なくとも水路部分は、耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施された連結部材１９２が取着される。

【0062】

図１５に示すように、冷却流水路１６１，１６２の解放端は冷却部材１４に形成された連結溝７１で、冷却流水路１６３，１６４の解放端は冷却部材１４に形成された連結溝７２で、冷却流水路１６５，１６６の解放端は冷却部材１４に形成された連結溝７３でそれぞれ連結される。連結溝７１〜７３は、それぞれＵ字形状の流路であり、切削加工あるいは成型により形成される。連結溝７１〜７３は、それぞれ耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施される。

【0063】

さらに、連結溝７１との対向する連結部材１９２には連結溝７４が、連結溝７２との対向する連結部材１９２には連結溝７５が、連結溝７３と対向する位置にある連結部材１９２には連結溝７６がそれぞれ形成される。連結溝７４〜７６は、それぞれＵ字形状の流路であり、切削加工あるいは成型により形成される。連結溝７４〜７６は、それぞれ耐久性を向上させるためのアルマイト加工が施される。

【0064】

そこで、連結部材１９２がガスケット１８２を介して冷却部材１４に結合されることで、連結溝７１と７４との間に連結管７７を、連結溝７２と７５との間に連結管７８を、連結溝７３と７６との間に連結管７９をそれぞれ形成する（図１３を参照）。

【0065】

連結管７７は、楕円形状の冷却流水路１６１および１６２と断面積が同じで且つ漸次円形状となる構成となっている。つまり、楕円形状の冷却流水路１６１を流れる冷却水は、折り返される連結管７７では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６２を流れることになる。

【0066】

同様に、連結管７８は、楕円形状の冷却流水路１６３および１６４と断面積が同じで且つ漸次円形状となる構成となっている。楕円形状の冷却流水路１６３を流れる冷却水は、折り返される連結管７８では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６４を流れることになる。

【0067】

さらに、連結管７９は、楕円形状の冷却流水路１６５および１６６と断面積が同じで且つ漸次円形状となる構成となっている。楕円形状の冷却流水路１６５を流れる冷却水は、折り返される連結管７９では円形状の管を流れ、再び楕円形状の冷却流水路１６６を流れることになる。

【0068】

すなわち、図１４、図１５の場合においても、図１３に示すように、入水パイプ６１から供給させる冷却水は、連結部材１９１を介して冷却流水路１６１、連結管７７、冷却流水路１６２、連結管６９、冷却流水路１６３、連結管７８、冷却流水路１６４、連結管７０、冷却流水路１６５、連結管７９、冷却流水路１６６、連結部材１９１を介して出水パイプ６４から出水される。

【0069】

冷却水は、直列に接続された冷却流水路１６１〜１６６を流れる過程で、光源モジュール１３から発せられる熱が冷却部材１４を介して奪われるときに温められる。温められて出水パイプ６４から流れ出る冷却水の温度は、２０度程度に上昇する。温められた冷却水は、再び冷却され入水パルプ６１に供給される。

【0070】

この変形例の場合でも、連結部材１９１，１９２は冷却流水路１６１〜１６６に対してガスケット１８１，１８２をそれぞれ介して冷却水を折り返されるようにしている。このためメンテナンス性と組立性の向上を図ることができる。連結管６９，７０は共通の連結部材１９１で、連結管７７〜７９は共通の連結部材１９２でガスケット１８１，１８２を介して構成している。ガスケット１８１を介して連結部材１９１を冷却部材１４に取り付けた場合に、ガスケット１８１にかかる圧力は均一にでき、ガスケット１８２を介して連結部材１９２を冷却部材１４に取り付けた場合に、ガスケット１８２にかかる圧力は均一にできることから、高い耐圧性能を得ることができる。

【0071】

さらに、連結溝７１〜７６を成型により形成させた場合は、切削により形成した場合に比して量産性に富むこととなる。

【0072】

図１６は、この発明の光源装置の第１の実施形態の使用例について説明するための概念的なシステム図である。

【0073】

１０１は、処理水や化学反応溶剤等が被照射物１０２として収容される、図９の容器２０の機能に相当する透光性、耐熱性の材料で形成される例えば石英ガラス製のタンクである。タンク１０１の上部には、被照射物１０２をタンク１０１内に注入させるためのポンプが、タンク１０１の下部には、タンク１０１内で処理された被照射物１０２を取り出すバルブが取り付けられている。また、タンク１０１の外側には、タンク１０１を収容する格好で冷却部材１４が配置されている。

【0074】

タンク１０１の対向する側面１０１ａ，１０１ｂのそれぞれの外側面には、この発明の光源装置１００がタンク１０１の方向に光源モジュール１３で発光される光が照射可能に取り付けられる。光源モジュール１３は、反対側にある光源モジュールに対して位置をずらした状態で取り付けられている。

【0075】

操作パネル２８の光源モジュール１３を点灯させるスイッチが操作されると、制御ユニット２５から電源回路２９に駆動させる制御信号が供給され、電源回路２９が立ち上がる。電源回路２９の立ち上りにより、光源装置１００の各光源モジュール１３のＬＥＤ１１が点灯を開始する。ＬＥＤ１１から照射される光に基づき、光処理がされたタンク１０１内の被照射物１０２は、タンク１０１の外に抽出される。

【0076】

光源装置１００が発光されている間の制御ユニットは、入水パイプ６１の電磁バルブ３０を開いて図示しない冷却装置で例えば１０度程度に冷却された冷却水を、直列的に接続された冷却流水路１６１〜１６６に流すように制御する。これにより、スムースな冷却水の流れに基づき冷却部材１４が冷却され、冷却部材１４に取り付けられた光源モジュール１３が確実に冷却される。

【0077】

この場合は、冷却部材１４が被照射物１０２の外側の位置にあることから、冷却部材１４にさらに冷却用フィンを形成させてもよい。この冷却用フィンに対してファンを用いて送風することで、冷却水と合わせさらなる冷却効果を奏することが可能となる。

【0078】

図１７は、この発明の光源装置の第２の実施形態の使用例について説明するための概念的なシステム図である。

【0079】

１０１は、処理水や化学反応溶剤等が被照射物１０２として収容されるタンクである。図示はしないが、タンク１０１の上部には、被照射物１０２をタンク１０１内に注入させるためのポンプが、タンク１０１の下部には、タンク１０１内で処理された被照射物１０２を取り出すバルブが取り付けられている。

【0080】

タンク１０１の上部に配置した蓋１０３には、光源装置１００の容器２０を通過させることのできる保持孔１０５が形成される。この保持孔１０５から光源装置１００の容器２０から保持孔１０５よりも大きい保持部材２４が蓋１０３上に載置するまで搬入させ、保持部材２４と蓋１０３をネジ１０４で固着する。これにより、光源装置１００の発光部分である光源モジュール１３が被照射物１０２を照射可能な位置に設置させることができる。被照射物１０２と光源装置１００は、光源装置１００の少なくとも光源モジュール１３が被照射物１０２よりも低い位置となるような位置関係とする。

【0081】

操作パネル２８の光源モジュール１３を点灯させるスイッチが操作されると、制御ユニット２５から電源回路２９に駆動させる制御信号が供給され、電源回路２９が立ち上がる。電源回路２９の立ち上りにより、光源装置１００の各光源モジュール１３のＬＥＤ１１が点灯を開始する。ＬＥＤ１１から照射される光に基づき、光処理がされたタンク１０１内の被照射物１０２は、タンク１０１の外に抽出される。

【0082】

光源装置１００が発光されている間の制御ユニット２５は、入水パイプ６１の電磁バルブ３０を開いて図示しない冷却装置で例えば１０度程度に冷却された冷却水を、直列的に接続された冷却流水路１６１〜１６６に流すように制御する。これにより、スムースな冷却水の流れに基づき冷却部材１４が冷却され、冷却部材１４に取り付けられた光源モジュール１３が確実に冷却される。

【0083】

この発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、冷却水を折り返される連結部材１９１，１９２は、冷却流水路１６１〜１６６の断面形状よりも円に近ければよいが、真円に近いほどガスケット１８１，１８２にかかる水圧を均一にできる。また、冷却水を折り返される手段は、連結管６９，７０，７７〜７９並びに接続口６２，６３をパイプ状のものをＵ字状に加工したもの流用することも可能である。Ｕ字状パイプの両端は、冷却流水路の形状に合わせるように加工する。この場合の連結部材１９１，１９２は、省略することができる。連結部材１９１，１９２は、耐熱性の合成樹脂やセラミック等の非導電物質での成型品でもよく、この場合、表面処理を省くことも可能となる。

【0084】

さらに、冷却部材１４は一体のものではなく長手方向に複数分割したものを接着剤等の固着手段で合体したものであっても構わない。入水パイプや出力パイプは、必ずしも金属製である必要はなく、合成樹脂製であってもよい。

【0085】

この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

１００ 光源装置
１１ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１２ 実装基板
１３ 光源モジュール
１４ 冷却部材
１５，１５１〜１５６ 実装面部
１６１〜１６６ 冷却流水路
１８１，１８２ ガスケット
１９１，１９２ 連結部材
２０ 容器
６１ 入水パイプ
６２，６３ 接続口
６４ 出水パイプ
６５〜６８，７１〜７６ 連結溝
６９，７０，７７〜７９ 連結管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】